Исследование характеристик выпрямительного диода

Цель работы.

1. Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении p-n-перехода.

2. Построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) для выпрямительного диода.

3. Исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике.

4. Анализ сопротивления диода (прямое и обратное смещение) на переменном и постоянном токе.

Порядок проведения работы

Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисления тока через диод

Откройте файл I1_11 (рис.2.1) и включите схему. Мультиметр покажет напряжение на диоде U_пр. при прямом смещении. Переверните диод (файл I1_12) и снова запустите схему.

Теперь мультиметр покажет напряжение на U_об при обратном смещении. Вычислите ток диода при прямом I_пр. и обратном I_об смещении.

Эксперимент 2. Измерение тока

Откройте файл I1_21 (рис. 2.2) и включите схему. Мультиметр покажет ток диода I_пр. при прямом смещении. Переверните диод (файл I1_22) и снова запустите схему.

Теперь мультиметр покажет ток I_об при обратном смещении.

Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода

Измерьте сопротивление в прямом и обратном подключении, используя мультиметр в режиме омметра. Малые значения сопротивления соответствуют прямому подключению.

Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода

а) Прямая ветвь ВАХ. Откройте файл I1_41 (рис.2.3). Включите схему. Последовательно устанавливая значение ЭДС источника равными 5В, 4В, 3В, 2В, 1В, 0.5В, 0В запишите показания напряжения U_пр. и тока I_пр. диода.

б) Обратная ветвь ВАХ. Переверните диод (файл I1_42). Последовательно устанавливая значения источника равными 0В, 5В, 10В, 15В запишите значения напряжения U_об и тока I_об диода.

в) По полученным данным постройте графики I_пр.(U_пр.) и I_об(U_об).

г) Постройте касательную к графику прямой ветви ВАХ при I_пр. = 4мА и оцените дифференциальное сопротивление диода по наклону касательной. Проделайте ту же процедуру для I_пр. = 0.4мА и I_пр. = 0.2мА.

д) Аналогично г) оцените дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении 5В.

е) Вычислите сопротивление диода на постоянном токе I_пр. = 4мА по формуле .

ж) Определите напряжение изгиба. Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом.

Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа

Откройте файл I1_51 (рис.2.4). Включите схему. На ВАХ, появившейся на экране ос-

циллографа, по горизонтальной оси считывается напряжение на диоде в милливольтах (канал А), а по вертикальной – ток в миллиамперах (канал В, 1мВ соответствует 1мА). Измерьте напряжение изгиба ВАХ.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисления тока через диод

Измерьте и запишите напряжения на диоде:

Эксперимент 2. Измерение тока

Измерьте и запишите ток при прямом и обратном смещении

Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода

Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода

Вычислите и запишите токи и напряжения.

в) Построение графиков ВАХ

Прямая ветвь ВАХ.		Обратная ветвь ВАХ.

г) Дифференциальное сопротивление диода при прямом смещении, вычисленное по ВАХ.

д) Дифференциальное сопротивление диода при обратном смещении, вычисленное по ВАХ.

е) Вычислите R_ст при I_пр = 4мА

ж) Напряжение изгиба, полученное из вольтамперной характеристики.

Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа

Напряжение изгиба, определенное из ВАХ, полученное при помощи осциллографа

Вопросы к защите

1. Объяснить принцип действия полупроводникового выпрямительного диода.

2. Какие явления происходят в p-n-переходе?

3. Что такое идеальный диод?

4. Сравнить ВАХ p-n-перехода и реального полупроводникового диода.

5. Перечислить параметры полупроводниковых выпрямительных диодов.